RU2535922C1 - System for radio communication with mobile objects - Google Patents
System for radio communication with mobile objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2535922C1 RU2535922C1 RU2013146076/07A RU2013146076A RU2535922C1 RU 2535922 C1 RU2535922 C1 RU 2535922C1 RU 2013146076/07 A RU2013146076/07 A RU 2013146076/07A RU 2013146076 A RU2013146076 A RU 2013146076A RU 2535922 C1 RU2535922 C1 RU 2535922C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ground
- board
- radio
- antenna
- communication
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к радиосредствам обмена данными и может быть использовано для высокоскоростного информационного обмена между подвижными воздушными объектами (ВО) и наземными комплексами (НК) в каналах «воздух-земля».The invention relates to radio means of data exchange and can be used for high-speed information exchange between mobile airborne objects (AT) and ground-based complexes (SC) in air-ground channels.
В настоящее время за рубежом широко применяется система обмена сообщениями между бортовым радиоэлектронным оборудованием подвижных воздушных объектов (самолетов) и наземными службами (ACARS) [1]. В системе обеспечивается вызов на речевую связь и передача данных между подвижными воздушными объектами и наземными службами. Бортовой блок связи в этой системе представляет собой вычислитель. Основным каналом обмена текущей информации является канал метрового (MB) диапазона. Организацию обмена информацией между наземными службами и бортовыми системами осуществляет наземный комплекс. Он опрашивает подвижные воздушные объекты, находящиеся в зоне его обслуживания, и собирает с них необходимую информацию. Бортовая система работает в этом случае в режиме адресного опроса. Для того чтобы бортовая система могла работать в режиме адресного опроса, ей необходимо встать на обслуживание в наземной системе в режиме прямого доступа [2].Currently, a messaging system is widely used abroad between on-board radio-electronic equipment of mobile airborne objects (aircraft) and ground services (ACARS) [1]. The system provides a call for voice communication and data transfer between mobile airborne objects and ground services. The on-board communication unit in this system is a computer. The main channel for exchanging current information is the meter (MB) channel. The exchange of information between ground services and airborne systems is carried out by the ground-based complex. He interviews mobile airborne objects located in his service area and collects the necessary information from them. The on-board system in this case operates in the address polling mode. In order for the on-board system to be able to work in the address polling mode, it needs to enter service in the ground system in direct access mode [2].
К недостаткам представленной системы обмена сообщениями между бортовым радиоэлектронным оборудованием ВО и наземными службами, следует отнести низкую скорость передачи информации и недостаточную помехоустойчивость.The disadvantages of the presented messaging system between the airborne electronic equipment of VO and ground services include the low speed of information transfer and insufficient noise immunity.
Известна система радиосвязи с подвижными объектами [3], которая состоит из наземной и бортовой приемопередающих радиостанций, между которыми в соответствии с заложенными алгоритмами осуществляется обмен данными. В этой системе во время движения подвижные воздушные объекты, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными с наземным комплексом. Принимаемые наземной радиостанцией из канала «воздух-земля» сообщения через аппаратуру передачи данных поступают в вычислитель автоматизированного рабочего места (АРМ) на базе ПЭВМ, где в соответствии с принятым в системе протоколом обмена производится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами подвижных воздушных объектов, хранящимися в памяти их бортовых вычислителей. При совпадении адреса подвижного воздушного объекта с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ВО и состоянии его датчиков выводится на экран монитора наземного АРМ. В вычислителе АРМ на базе ПЭВМ решается задача обеспечения постоянной радиосвязи со всеми N ВО. При выходе за пределы радиогоризонта, хотя бы одного из ВО или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи, определяется программно один из ВО, который назначается ретранслятором сообщений. По результатам анализа местоположения и параметров движения остальных ВО определяются оптимальные пути доставки сообщений удаленному от НК за радиогоризонт выбранному подвижному воздушному объекту. Сообщение от НК через последовательную цепочку, состоящую из (N-1) воздушных объектов, может быть доставлено N-му ВО. Для этого на НК в формирователе типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды (заголовок) передаваемой кодограммы закладываются номер ВО, назначенного ретранслятором, и адреса подвижных воздушных объектов, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые на ВО сообщения анализируются в блоке анализа типа сообщений. После анализа решается вопрос о направлении данных по двунаправленной шине на систему управления объекта или ретрансляции их на соседний ВО.A known radio communication system with moving objects [3], which consists of ground and airborne transceiver radios, between which, in accordance with the laid down algorithms, data is exchanged. In this system, while moving, moving airborne objects located within the radio horizon exchange data with the ground-based complex. Messages received by a ground-based radio station from the air-to-ground channel through data transmission equipment are sent to a computer-based workstation computer (AWP), where, in accordance with the exchange protocol adopted in the system, the address received in the message is identified with the addresses of the moving air objects stored in the memory of their airborne computers. If the address of the moving air object coincides with the address stored in the list, information about the location, parameters of the HE movement and the state of its sensors is displayed on the monitor screen of the ground workstation. In the PC computer-based workstation AWP, the problem of ensuring constant radio communication with all N VOs is solved. When you go beyond the radio horizon, at least one of the VO or approaching the boundary of the zone of stable radio communications, one of the VO is determined programmatically, which is assigned by the message relay. Based on the results of the analysis of the location and motion parameters of the remaining HEs, the optimal paths for delivering messages to the selected mobile airborne object remote from the SC for a radio horizon are determined. The message from the NK through a serial chain consisting of (N-1) air objects can be delivered to the N-th VO. To do this, on the NK in the shaper of the type of relayed messages, the number of the VO assigned by the relay and the addresses of the moving air objects that provide the specified message traffic are laid down in a predetermined category (header) of the transmitted codegram. Messages received at the VO are analyzed in a message type analysis unit. After analysis, the question of sending data via a bi-directional bus to the facility’s control system or relaying them to a neighboring VO is resolved.
В обычном режиме с НК, когда не требуется ретрансляция сигналов, осуществляется адресный опрос ВО путем формирования сообщения для передачи в канал радиосвязи в соответствии с протоколом обмена. Набираемое оператором (диспетчером) сообщение отображается на мониторе АРМ. На ВО после прохождения через бортовые антенну, радиостанцию, аппаратуру передачи данных сигнал поступает в бортовой вычислитель, где происходит идентификация принятого в сообщении адреса с собственным адресом подвижного воздушного объекта. Далее сообщение передается в блок анализа типа ретранслируемого сообщения, где происходит дешифрация полученного заголовка (служебной части) сообщения, и определяется, в каком режиме должна работать аппаратура ВО. Информационная часть сообщения записывается в память бортового вычислителя и при необходимости выводится на экран блока регистрации данных.In the normal mode with the NK, when signal relaying is not required, VO address polling is carried out by forming a message for transmission to the radio channel in accordance with the exchange protocol. The message typed by the operator (dispatcher) is displayed on the AWP monitor. After passing through the on-board antenna, radio station, and data transmission equipment, the signal arrives at the on-board computer, where the address received in the message is identified with the own address of the mobile airborne object. Next, the message is transmitted to the analysis unit of the type of relayed message, where the received header (service part) of the message is decrypted, and it is determined in what mode the VO equipment should work. The information part of the message is recorded in the memory of the on-board computer and, if necessary, is displayed on the screen of the data recording unit.
Формирователи типа ретранслируемых сообщений позволяют обеспечить обмен цифровыми данными по каналу «воздух-земля» взамен существующей речевой информации. Они предназначены для выбора элементов сообщений разрешения/информации/запроса, которые соответствуют принятой речевой фразеологии, и набора произвольного текста. Отображение набираемых и принятых сообщений осуществляется на блоке регистрации данных ВО и мониторе АРМ НК соответственно. Сообщения с выходов приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем записываются в память наземного и бортового вычислителей с привязкой к глобальному времени и используются для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ВО. Принятые на НК навигационные сообщения от всех ВО обрабатываются в вычислителе и выводятся на экран монитора АРМ.Shapers of the type of relayed messages allow for the exchange of digital data on the air-ground channel instead of existing voice information. They are designed to select permission / information / request message elements that correspond to the accepted speech phraseology, and to set up arbitrary text. Display of dialed and received messages is carried out on the data recording unit VO and the monitor workstation NK, respectively. Messages from the outputs of the signal receivers of global navigation satellite systems are recorded in the memory of ground and airborne computers with reference to global time and are used to calculate the navigation characteristics and motion parameters of each HE. Accepted by the NK navigation messages from all VOs are processed in the calculator and displayed on the AWP monitor screen.
Однако аналогу присущи следующие недостатки, связанные с низкой скоростью передачи информации.However, the analogue has the following disadvantages associated with a low information transfer rate.
Наиболее близким по назначению и большинству существенных признаков является система радиосвязи с подвижными объектами [4], которая и принята за прототип. Система состоит из наземного комплекса, содержащего наземную антенну, радиостанцию, подключенную двухсторонними связями через аппаратуру передачи данных (АПД) к соответствующему первому входу/выходу вычислителя автоматизированного рабочего места (АРМ). Первый вход вычислителя АРМ подключен к приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ. Формирователь типа ретранслируемых сообщений соединен с соответствующим входом вычислителя АРМ. Концентратор подключен к локально-вычислительным сетям (ЛВС), которые, в свою очередь, соединены двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами наземной направленной антенны, наземному антенному коммутатору, наземной аппаратуре связи, каждому из А АРМ, состоящих из вычислителя АРМ, соединенного с выходом пульта управления АРМ и с входом монитора АРМ. Каждый из В блоков сопряжения состоит из последовательно соединенных второй наземной аппаратуры передачи данных и устройства сопряжения с каналом связи, выход которого является входом/выходом системы. Наземная направленная антенна через антенный коммутатор соединена двухсторонней связью с соответствующим входом/выходом наземной аппаратуры связи. Наземный блок горизонтирования подключен к наземной направленной антенне механическими связями.The closest in purpose and most of the essential features is a radio communication system with moving objects [4], which is taken as a prototype. The system consists of a ground-based complex containing a ground-based antenna, a radio station connected by two-way communications via data transmission equipment (ADF) to the corresponding first input / output of a computer of a workstation (AWP). The first input of the workstation calculator is connected to the receiver of signals of global navigation satellite systems, the second input is connected to the workstation control panel, and the output is connected to the workstation monitor. Shaper type relayed messages is connected to the corresponding input of the computer workstation. The hub is connected to local area networks (LANs), which, in turn, are connected by two-way communications with the corresponding inputs / outputs of the ground directional antenna, ground antenna switch, ground communication equipment, each of the A workstation, consisting of a workstation computer connected to the output AWP control panel and with AWP monitor input. Each of the B interface blocks consists of series-connected second ground-based data transmission equipment and a pairing device with a communication channel, the output of which is the input / output of the system. The terrestrial directional antenna through the antenna switch is connected by two-way communication with the corresponding input / output of ground communication equipment. The ground leveling unit is connected to the ground directional antenna by mechanical connections.
В состав каждого из N подвижных воздушных объектов входят бортовые датчики, приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, анализатор типа принимаемых сообщений и бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений, каждый из которых соединен с соответствующими входами бортового вычислителя. Выход бортового вычислителя подключен к входу блока регистрации данных, а вход/выход - к двунаправленной шине системы управления подвижным воздушным объектом. Бортовой вычислитель через последовательно соединенные бортовые аппаратуру передачи данных и радиостанцию подключен к бортовой антенне. Бортовая аппаратура связи, бортовая направленная антенна, бортовой антенный коммутатор, бортовой блок горизонтирования соединены двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами бортового вычислителя. Бортовой блок горизонтирования подключен к бортовой направленной антенне механическими связями. Передача данных с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого подвижного воздушного объекта, второго ВО и далее до N-го ВО, а передача данных с N-го ВО на НК осуществляется в обратном порядке. Бортовая аппаратура связи через последовательно соединенные бортовой антенный коммутатор, бортовую направленную антенну через радиоэфир подключена к наземной направленной антенне. В режимах ретрансляции и обмена данными бортовая направленная антенна 1-го ВО соединена по радиоэфиру с бортовой направленной антенной 2-го ВО и так далее до N-го ВО.Each of the N mobile airborne objects includes on-board sensors, a signal receiver for global navigation satellite systems, an analyzer of the type of received messages and an on-board driver of the type of relayed messages, each of which is connected to the corresponding inputs of the on-board computer. The output of the on-board computer is connected to the input of the data recording unit, and the input / output is connected to the bi-directional bus of the control system for a moving air object. The on-board computer is connected to the on-board antenna through a series-connected on-board data transmission equipment and a radio station. On-board communication equipment, on-board directional antenna, on-board antenna switch, on-board leveling unit are connected by two-way communications with the corresponding inputs / outputs of the on-board computer. The airborne leveling unit is connected to the airborne directional antenna by mechanical connections. Data transmission from the ND is provided through a chain of series-connected first mobile airborne objects, the second VO and further to the N-th VO, and data transmission from the N-th VO to the NK is carried out in the reverse order. On-board communication equipment through a series-connected on-board antenna switch, the on-board directional antenna is connected via radio to a ground-based directional antenna. In the modes of relay and data exchange, the onboard directional antenna of the 1st VO is connected by radio to the airborne directional antenna of the 2nd VO and so on to the Nth VO.
Прототипу присущи следующие недостатки:The prototype has the following disadvantages:
- в реальном масштабе времени по широкополосному радиоканалу может быть снята информация только с одного ВО;- in real time on a broadband radio channel information can be taken from only one HE;
- нет защиты от отраженного от поверхности Земли радиолуча ВО;- there is no protection from the radio beam VO reflected from the surface of the Earth;
- использованию широкополосного радиоканала в направлении «земля-воздух» соответствует большая избыточность, так как передаваемые в этом направлении команды управления обычно низкоскоростные и могут быть переданы по узкополосным (более помехозащищенным) радиоканалам;- the use of a broadband radio channel in the ground-to-air direction corresponds to a large redundancy, since control commands transmitted in this direction are usually low-speed and can be transmitted over narrow-band (more noise-protected) radio channels;
- наличие электромеханических устройств наведения направленных антенн снижает оперативность организации широкополосной радиосвязи;- the presence of electromechanical pointing devices of directional antennas reduces the efficiency of the organization of broadband radio communications;
- отсутствует возможность организации приема одновременно нескольких широкополосных радиоканалов от соответствующих подвижных объектов, являющихся источниками информации, сообщения которых наиболее интересны операторам наземного комплекса.- there is no possibility of organizing the simultaneous reception of several broadband radio channels from the corresponding moving objects, which are sources of information whose messages are most interesting to the operators of the ground complex.
Таким образом, основной технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение достоверности широкополосной радиосвязи воздушного подвижного объекта с наземным комплексом, за счет:Thus, the main technical problem to be solved by the invention is to increase the reliability of broadband radio communications of an airborne mobile object with a ground-based complex, due to:
- использования для передачи наиболее важной информации каналов связи лучшего качества;- use of better quality communication channels to transmit the most important information;
- изменения формы диаграммы направленности приемной антенны (ДНА) для обеспечения заданных требований по достоверности в зоне обслуживания при постоянной оценке местоположения всех обслуживаемых ПО и отношения сигнал/шум в каждом широкополосном радиоканале;- changes in the shape of the receive antenna (BOTTOM) radiation pattern to ensure specified reliability requirements in the service area with a constant assessment of the location of all the software being serviced and the signal-to-noise ratio in each broadband radio channel;
- одновременной передачи сообщений по нескольким каналам на разных частотах выделенного для связи диапазона;- simultaneous transmission of messages over several channels at different frequencies of the range allocated for communication;
- повторения передаваемой информации при недостоверном приеме;- repetition of the transmitted information with inaccurate reception;
- применения помехоустойчивого кодирования и перспективных методов модуляции [5];- application of noise-resistant coding and advanced modulation methods [5];
- поддержания технических характеристик и электрических параметров средств связи в пределах эксплуатационных норм.- maintaining the technical characteristics and electrical parameters of communications within operational standards.
Достоверность широкополосной радиосвязи характеризует способность системы обеспечить воспроизведение передаваемой информации в точках приема с заданной точностью на всю зону обслуживания абонентов. Количественно достоверность для дискретных видов связи характеризуется коэффициентом достоверности, который определяется отношением правильно принятых символов (знаков) к общему количеству символов (знаков), переданных за определенный промежуток времени [5].Reliability of broadband radio communication characterizes the ability of the system to reproduce the transmitted information at the receiving points with a given accuracy for the entire subscriber service area. Quantitatively, the reliability for discrete types of communication is characterized by a confidence coefficient, which is determined by the ratio of correctly received characters (characters) to the total number of characters (characters) transmitted over a certain period of time [5].
Указанный технический результат достигается тем, что в систему радиосвязи с подвижными объектами, состоящую из наземного комплекса (НК), содержащего наземную антенну, радиостанцию, подключенную двухсторонними связями к первой аппаратуре передачи данных (АПД), первый вход вычислителя первого (ведущего) автоматизированного рабочего места (АРМ) подключен к приемнику сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, второй вход - к пульту управления АРМ, а выход - к монитору АРМ, формирователь типа ретранслируемых сообщений соединен с третьим входом вычислителя АРМ, концентратор, подключенный к локально-вычислительным сетям (ЛВС), которые, в свою очередь, подключены двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам первой наземной направленной антенны, наземной аппаратуре связи, каждому из А АРМ, состоящих из вычислителя АРМ, каждый из В блоков сопряжения состоит из последовательно соединенных второй наземной аппаратуры передачи данных и устройства сопряжения с каналом связи, вход/выход которого является входом/выходом системы, первая наземная направленная антенна соединена двухсторонней связью с соответствующим входом/выходом наземной аппаратуры связи, в состав каждого из N подвижных воздушных объектов входят бортовые датчики, бортовой приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений, каждый из которых соединен с соответствующими входами бортового вычислителя, выход которого подключен к входу блока регистрации данных, а соответствующие входы/выходы - к анализатору типа принимаемых сообщений и двунаправленной шине системы управления подвижным воздушным объектом, бортовой вычислитель через последовательно соединенные бортовые аппаратуру передачи данных и радиостанцию подключен к бортовой антенне, бортовая аппаратура связи, первая бортовая направленная антенна, каждая из которых соединена двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами бортового вычислителя, причем передача данных с НК обеспечивается по цепочке последовательно соединенных первого подвижного воздушного объекта, второго ВО и далее до N-го подвижного ВО, а передача данных с N-го подвижного ВО на НК осуществляется в обратном порядке, бортовая аппаратура связи через первую бортовую направленную антенну по радиоэфиру подключена к соответствующей наземной направленной антенне, а в режимах ретрансляции и обмена данными бортовая направленная антенна 1-го подвижного ВО соединена по радиоэфиру с бортовой направленной антенной 2-го ВО и так далее до N-го подвижного ВО, введены дополнительно на каждом подвижном ВО модуль выбора направления на НК и бортовой приемник с антенной, соединенные двухсторонними связями с соответствующими входами/выходами бортового вычислителя, (n-1) бортовые направленные антенны, входы/выходы которых подключены как к соответствующим входам/выходам бортового вычислителя, так и к соответствующим входам/выходам бортовой аппаратуры связи, а в НК - модуль определения дальности и направления связи для всех обслуживаемых ВО и измерения отношения сигнал/шум в каждом широкополосном радиоканале, передающий модуль с антенной, (m-1) наземных направленных антенн, подключенных двухсторонними связями к соответствующим входам/выходам ЛВС, при этом передающий модуль с антенной в технологическом режиме по радиоэфиру соединен с m наземными направленными антеннами.The specified technical result is achieved by the fact that in the radio communication system with moving objects, consisting of a ground-based complex (NK) containing a ground-based antenna, a radio station connected by two-way communications to the first data transmission equipment (ADF), the first input of the computer of the first (leading) automated workstation (AWP) is connected to the signal receiver of global navigation satellite systems, the second input is to the AWP control panel, and the output is to the AWP monitor, the relay type of relay messages is connected to t a PCM computer input, a hub connected to a local area network (LAN), which, in turn, is connected by two-way communications to the corresponding inputs / outputs of the first ground directional antenna, ground communication equipment, each of the A workstation computers, consisting of a workstation computer, each of the B interface blocks consists of series-connected second ground-based data transmission equipment and a pairing device with a communication channel, the input / output of which is the input / output of the system, the first ground directional antenna it is connected by two-way communication with the corresponding input / output of ground communication equipment, each of the N mobile airborne objects includes on-board sensors, an on-board receiver of signals from global navigation satellite systems, an on-board driver of the type of relayed messages, each of which is connected to the corresponding inputs of the on-board computer, the output which is connected to the input of the data recording unit, and the corresponding inputs / outputs - to the analyzer of the type of received messages and the bi-directional system bus we control a moving airborne object, the on-board computer is connected to the on-board antenna through a series of on-board data transmission equipment and a radio station, the on-board communication equipment, the first on-board directional antenna, each of which is connected by two-way communications with the corresponding inputs / outputs of the on-board computer, and the data transmission is with NK is provided through a chain of series-connected first movable air object, second VO and further to the N-th mobile VO, and data transmission from the Nth mobile VO to the NK, it is carried out in the reverse order, the onboard communication equipment via the first airborne directional antenna is connected by radio to the corresponding terrestrial directional antenna, and in the relay and data exchange modes, the airborne directional antenna of the 1st mobile VO is connected by radio to the airborne a directional antenna of the 2nd AO and so on up to the Nth mobile AO, an additional module for selecting a direction to the NK and an on-board receiver with an antenna, connected by two-way communications with corresponding inputs / outputs of the on-board computer, (n-1) on-board directional antennas, the inputs / outputs of which are connected both to the corresponding inputs / outputs of the on-board computer, and to the corresponding inputs / outputs of the on-board communication equipment, and in the NK - the module for determining the range and direction communication for all serviced HE and measuring the signal-to-noise ratio in each broadband radio channel, a transmitting module with an antenna, (m-1) terrestrial directional antennas connected by two-way communications to the corresponding LAN inputs / outputs , while the transmitting module with the antenna in the technological mode is connected by radio to m ground directional antennas.
На фигуре представлена система радиосвязи с подвижными объектами, где обозначено:The figure shows a radio communication system with moving objects, where indicated:
1 - наземный комплекс;1 - ground complex;
2 - подвижный воздушный объект;2 - a moving air object;
3 - бортовой вычислитель;3 - on-board computer;
4 - бортовые датчики;4 - airborne sensors;
5 - бортовой приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем;5 - an on-board receiver of signals of global navigation satellite systems;
6 - блок регистрации данных;6 - data recording unit;
7 - бортовая аппаратура передачи данных (АПД);7 - on-board data transmission equipment (ADF);
8 - бортовая радиостанция;8 - airborne radio station;
9 - бортовая приемо-передающая антенна;9 - onboard transceiver antenna;
10 - наземная приемо-передающая антенна;10 - ground transmit-receive antenna;
11 - наземная радиостанция;11 - terrestrial radio station;
12 - первая наземная АПД;12 - the first ground ADF;
13 - вычислитель АРМ;13 - computer workstation;
14 - наземный приемник сигналов глобальных навигационных спутниковых систем;14 - ground receiver signals global navigation satellite systems;
15 - монитор АРМ;15 - monitor workstation;
16 - пульт управления АРМ;16 - AWP control panel;
17 - анализатор типа принимаемых сообщений;17 - an analyzer of the type of received messages;
18 - двунаправленная шина данных и управления подвижным воздушным объектом;18 - bidirectional data bus and control a moving air object;
19 - бортовой формирователь типа ретранслируемых сообщений;19 - airborne type relay relay messages;
20 - наземный формирователь типа ретранслируемых сообщений;20 - ground shaper type relayed messages;
21 - бортовая аппаратура связи;21 - on-board communication equipment;
22 - модуль выбора направления на НК;22 - direction selection module on the tax code;
23 - бортовая направленная антенна (в количестве n штук);23 - onboard directional antenna (in the amount of n pieces);
24 - бортовой приемник с антенной 25;24 - on-board receiver with antenna 25;
26 - наземная направленная антенна (в количестве m штук);26 - ground directional antenna (in the amount of m pieces);
27 - локально-вычислительные сети (ЛВС);27 - local area networks (LAN);
28 - модуль определения дальности и направления связи для всех обслуживаемых ВО и измерения отношения сигнал/шум в каждом широкополосном радиоканале;28 is a module for determining the range and direction of communication for all serviced HE and measuring the signal-to-noise ratio in each broadband radio channel;
29 - наземная аппаратура связи;29 - ground communication equipment;
30 - автоматизированное рабочее место;30 - workstation;
31 - одна из В вторых наземных АПД блока 33 сопряжения;31 - one of the second terrestrial ADF block 33 pair;
32 - устройство сопряжения с каналом связи;32 - a device for interfacing with a communication channel;
34 - вход/выход системы;34 - input / output system;
35 - концентратор;35 - hub;
37 - передающий модуль с антенной 36.37 - transmitting module with antenna 36.
Вспомогательные элементы электропитания, терморегулирования и другие, не влияющие на выполнение цели изобретения, не включены в структурную схему устройства.Auxiliary elements of power supply, temperature control and others that do not affect the fulfillment of the purpose of the invention are not included in the structural diagram of the device.
Основной задачей наземного и бортового оборудования заявляемой системы является ее применение в качестве широкополосной радиолинии связи «воздух-земля».The main objective of the ground and airborne equipment of the claimed system is its use as a broadband air-ground radio link.
При беспомеховой обстановке во время движения воздушные объекты, находящиеся в пределах радиогоризонта, обмениваются данными с наземным комплексом 1 по узкополосному каналу связи, например, в выбранном диапазоне. Принимаемые наземной радиостанцией 11 из канала «воздух-земля» сообщения через аппаратуру 12 передачи данных поступают в вычислитель 13 АРМ 30, построенный, например, на базе ПЭВМ серии «Багет». В вычислителе 13 АРМ 30 в соответствии с принятым в системе протоколом обмена проводится идентификация принятого в сообщении адреса с адресами воздушных объектов, хранящимися в памяти вычислителя 13 АРМ 30. В некоторых случаях НК 1 может обеспечивать обмен данными только с одним ВО. При совпадении адреса воздушного объекта с хранящимся в списке адресом информация о местоположении, параметрах движения ВО 2 и состоянии его датчиков выводится на экран монитора 15 АРМ 30 НК 1. В первом вычислителе 13 АРМ 30, определенном как ведущий, решаются следующие задачи: распределение времени на прием квитанций и контрольных сообщений в зависимости от установленных приоритетов, контроля работоспособности наземных приемных антенн 26 при контроле функционирования системы или в другом технологическом режиме с помощью передающего модуля 37 с антенной 36, включаемом по команде с первого вычислителя 13 АРМ 30 или вручную - с помощью оператора АРМ 30, приема-передачи сигналов со второй наземной АПД 31, прием данных о фактическом положении в пространстве диаграмм направленности наземных направленных антенн (ДНА) 26 и состоянии наземной аппаратуры 29 связи, и восстановления переданной с ВО 2 информации. Кроме того, в вычислителе 13 АРМ 30 формируются сигналы управления: положением ДНА наземных направленных антенн 26, например, фазированных антенных решеток (ФАР), по азимуту и углу места, передающим модулем 37 с антенной 36, режимами работы всех ВО, прием и обработка сигналов контроля со всех бортовых и наземных радиоэлектронных узлов системы, сигналов с выхода наземного приемника 14 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, прием-передача данных через блок 33 сопряжения по шине 34 потребителям информации, формирование на экране монитора 15 АРМ 30 картинки в соответствии с принятой с ВО 2 информацией? отображение на мониторе 15 АРМ цифровой карты местности и вспомогательной информации в виде графических линий, символов, квитанций и донесений о режимах работы ВО 2, НК 1, АРМ 30, слежение за местоположением всех ВО 2 в зоне радиосвязи, обеспечение постоянной радиосвязи со всеми N ВО 2, оптимальное управление их движением, решение конфликтных ситуаций и выполнение других операций. В первом вычислителе 13 АРМ 30 с учетом сведений о местоположении каждого подвижного воздушного объекта и постановщиков помех также решается задача формирования ДНА наземных направленных антенн с учетом обеспечения заданной зоны обслуживания по дальности с требуемой достоверностью, по числу ВО 2, одновременно находящихся в воздухе. Остальные вычислители 13 АРМ 30 дублируют перечисленные операции и являются резервными.In a noise-free environment during movement, airborne objects located within the radio horizon exchange data with the ground-based complex 1 via a narrow-band communication channel, for example, in a selected range. The messages received by the ground-based radio station 11 from the air-to-ground channel through the data transmission apparatus 12 are sent to the computer 13 AWP 30, built, for example, on the basis of the personal computer “Baget” series. In the calculator 13 AWP 30, in accordance with the exchange protocol adopted in the system, the address received in the message is identified with the addresses of the air objects stored in the memory of the calculator 13 AWP 30. In some cases, NK 1 can exchange data with only one VO. If the address of the air object coincides with the address stored in the list, information about the location, movement parameters of VO 2 and the state of its sensors is displayed on the monitor screen 15 AWP 30 NK 1. In the first computer 13 AWP 30, defined as the master, the following tasks are solved: time distribution on receipt of receipts and control messages depending on the established priorities, monitoring the operability of the ground receiving antennas 26 when monitoring the functioning of the system or in another technological mode using the transmitting module 37 with an antenna 36, switched on by command from the first calculator 13 AWP 30 or manually - using the operator AWP 30, receiving and transmitting signals from the second ground ADF 31, receiving data on the actual position in the space of radiation patterns of ground directional antennas (BOTTOM) 26 and the state of ground communication equipment 29, and the restoration of information transmitted from VO 2. In addition, control signals are generated in the computer 13 of the AWP 30: the position of the bottom of the ground directional antennas 26, for example, phased array antennas (PHA), in azimuth and elevation, the transmitting module 37 with antenna 36, the operating modes of all VO, the reception and processing of signals control from all airborne and ground electronic components of the system, signals from the output of the ground receiver 14 signals of global navigation satellite systems, data reception and transmission through the interface unit 33 via bus 34 to information consumers, formation on the monitor screen ora 15 AWP 30 pictures in accordance with the information accepted with VO 2? display on the monitor 15 AWP of a digital map of the terrain and auxiliary information in the form of graphic lines, symbols, receipts and reports on operating modes of VO 2, NK 1, AWP 30, tracking the location of all VO 2 in the radio communication zone, ensuring constant radio communication with all N VO 2, optimal control of their movement, conflict resolution and other operations. In the first calculator 13 AWP 30, taking into account information about the location of each mobile airborne object and jammers, the problem of forming the BOTTOM of ground directional antennas is also solved taking into account the provision of a given service area in range with the required reliability, according to the number of VO 2 simultaneously in the air. The rest of the calculators 13 AWP 30 duplicate the above operations and are backup.
Модуль 28, работающий совместно с первым вычислителем 13 АРМ 30 через ЛВС 27, предназначен для определения текущей дальности и направления связи для всех обслуживаемых ВО, чтобы соответствующим образом сформировать ДНА антенн 26 для получения на НК 1 требуемой достоверности широкополосной радиосвязи и непрерывного измерения отношения сигнал/шум в каждом широкополосном радиоканале. При подходе ВО 2 к границе зоны обслуживания или снижения отношения сигнал/шум ниже заданного на него первым вычислителем 13 АРМ 30 выдаются команды: изменения траектории полета? или перехода на другие частоты, или другие.Module 28, working in conjunction with the first calculator 13 of the AWP 30 through the LAN 27, is designed to determine the current range and direction of communication for all serviced VOs in order to appropriately form the BOTTOM antennas 26 to obtain the required reliability of broadband radio communication and continuous measurement of the signal / noise in each broadband radio channel. When VO 2 approaches the boundary of the service area or decreases the signal-to-noise ratio below the one specified by the first computer 13 AWP 30, the following commands are issued: changes in the flight path? or switching to other frequencies, or others.
Передающим модулем 37 с антенной 36 обеспечивается непрерывный контроль всех работающих наземных направленных антенн и средств приема радиосигналов с выдачей по ЛВС 27 на соответствующий вычислитель 13 АРМ 30 признака качества выдаваемой информации или неработоспособного узла. Во время контроля функционирования с его помощью осуществляется контроль всех наземных направленных антенн и каналов приема радиосигналов на всех заложенных в план связи частотах.The transmitting module 37 with the antenna 36 provides continuous monitoring of all working terrestrial directional antennas and means of receiving radio signals with the delivery via LAN 27 to the corresponding calculator 13 AWP 30 of a quality indicator of the information being issued or an inoperative node. During operation monitoring, it monitors all terrestrial directional antennas and channels for receiving radio signals at all frequencies laid down in the communication plan.
Антенны 26 размещаются так, чтобы в максимальной степени исключить искажения принимаемых радиосигналов от многолучевости:Antennas 26 are placed so that to the maximum extent possible to eliminate distortion of the received radio signals from multipath:
- антенна должна быть удалена от элементов рельефа, деревьев, спокойных водных поверхностей и других объектов, способных создавать переотражения, например, железнодорожные пути, высоковольтные линии электропередач, взлетно-посадочная полоса и т.п.;- the antenna should be removed from terrain elements, trees, calm water surfaces and other objects capable of creating re-reflections, for example, railway tracks, high-voltage power lines, runway, etc .;
- за счет размещения антенн таким образом, чтобы влияние многолучевости на них было бы приблизительно одинаковым, в том числе так близко к земле, как это только возможно, исходя из фактических окружающих условий.- by placing the antennas in such a way that the influence of multipath on them would be approximately the same, including as close to the ground as possible, based on actual environmental conditions.
Для передачи на ВО 2 команд управления или других сообщений в заданном ведущим вычислителем 13 АРМ 30 интервале времени используется АПД 12 и передатчик наземной радиостанции 11 с наземной приемо-передающей антенной 10. Формирование радиосигналов в АПД 12 для передачи на ВО 2 команд управления или других сообщений поправок может осуществляться, например, в следующем порядке:To transmit control commands or other messages to the VO 2 in the time interval specified by the host computer 13 AWP 30, the ADF 12 and the terrestrial radio station transmitter 11 with the ground transmitting and receiving antenna 10 are used. Radio signals are generated in the ADF 12 for transmitting control commands or other messages to the VO 2 amendments can be carried out, for example, in the following order:
- прием стандартного сообщения с модуля 33 по ЛВС 27;- receiving a standard message from module 33 on LAN 27;
- форматирование сообщения заданного стандарта в интервале времени, заданном вычислителем 13 АРМ 30;- formatting the message of a given standard in the time interval specified by the calculator 13 AWP 30;
- кодирование прогнозируемой коррекции ошибок в заданном коде;- coding of predicted error correction in a given code;
- преобразование (скремблирование) битов;- conversion (scrambling) of bits;
- модуляция.- modulation.
В передатчике радиостанции 11 осуществляется усиление радиосигнала и трансляция его через приемо-передающую антенну 10 в эфир.In the transmitter of the radio station 11, the radio signal is amplified and transmitted through the transmit-receive antenna 10 on the air.
Для приема радиосигналов на борту подвижного воздушного объекта узлами 9, 8, 7 решаются задачи:To receive radio signals on board a moving air object, the nodes 9, 8, 7 solve the following problems:
- работа бортовой антенны в заданном диапазоне частот с требуемым волновым сопротивлением и малым коэффициентом стоячей волны;- the operation of the onboard antenna in a given frequency range with the desired wave impedance and a small standing wave coefficient;
- прием радиосигнала, излученного антенной 10 и сформированного АПД 12 совместно с передатчиком радиостанции 11;- receiving a radio signal emitted by the antenna 10 and generated by the ADF 12 together with the transmitter of the radio station 11;
- демодуляция, декодирование и оценка качества принятого радиосигнала;- demodulation, decoding and quality assessment of the received radio signal;
- сопряжение с модулем 22 через бортовой вычислитель 3.- pairing with the module 22 through the on-board computer 3.
Для повышения надежности связи в части управления режимами работы бортовых узлов для организации широкополосной радиосвязи передатчиков в радиостанции 11 и антенн 10 может быть несколько. Если АПД 12 получает от вычислителя 13 ведущего АРМ 30 уведомление, что в данном интервале времени необходимо отправить пакет, то он транслируется в эфир через узлы 12, 11, 10. Если после анализа в бортовом вычислителе 3 фиксируется то, что оно недостоверно, и эта ситуация продолжается достаточно долго, то на основании полученных с борта ВО 2 данных вычислителем 13 ведущего АРМ 30 принимается решение о выходе из строя какого-либо элемента в цепи узлов 12, 11, 10, 9, 8, 7. При этом инициируется переход на резервный комплект, если он предусмотрен, с выдачей информации о неисправности.To increase the reliability of communication in terms of controlling the operating modes of the airborne nodes for organizing broadband radio communications, there can be several transmitters in radio stations 11 and antennas 10. If the ADF 12 receives a notification from the calculator 13 of the host AWP 30 that a packet must be sent in a given time interval, then it is broadcast through nodes 12, 11, 10. If, after analysis, the on-board calculator 3 records that it is unreliable, and this the situation continues for a long time, then on the basis of the data received from the VO 2 board by the calculator 13 of the leading AWP 30, a decision is made on the failure of any element in the chain of nodes 12, 11, 10, 9, 8, 7. In this case, a transition to the backup kit, if provided, with the issuance of information mation about malfunction.
Для повышения достоверности широкополосной радиосвязи с воздушного подвижного объекта осуществляется одновременная передача одного и того же сообщения по нескольким каналам на разных частотах выделенного для связи диапазона, например на двух. Величина разноса этих частот выбирается таким образом, чтобы передаваемые радиосигналы были ортогональны в усиленном смысле, а именно, она должна быть не менее отношения единицы, деленной на длительность передаваемого символа [5].To increase the reliability of broadband radio communication from an airborne mobile object, the same message is transmitted simultaneously on several channels at different frequencies of the band allocated for communication, for example, on two. The magnitude of the separation of these frequencies is chosen so that the transmitted radio signals are orthogonal in the enhanced sense, namely, it must be at least a ratio of unity divided by the duration of the transmitted symbol [5].
Для обеспечения контроля передатчиков широкополосной радиосвязи подвижного объекта устанавливается бортовой многоканальный приемный модуль 24 с антенной 25 того же диапазона, что и передающая антенна, с числом каналов - по числу рабочих частот передающих каналов бортовой аппаратуры 21 связи. Сообщения о результатах контроля непрерывно передаются на НК в служебной части сообщения широкополосной радиосвязи или по узкополосному радиоканалу «воздух-земля».To ensure control of broadband radio transmitters of a moving object, an onboard multi-channel receiving module 24 is installed with an antenna 25 of the same range as the transmitting antenna, with the number of channels according to the number of operating frequencies of the transmitting channels of the on-board communication equipment 21. Messages about the results of control are continuously transmitted to the NK in the service part of the message of broadband radio communication or on the narrow-band air-to-ground radio channel.
В бортовом вычислителе 3 решаются задачи: постоянная оценка границ зоны прямой (оптической) зоны видимости для коррекции своего маршрута полета, изменение значения рабочей частоты или порядка ее формирования по команде с НК, обмен данными с модулем 22 выбора направления на НК 1, выдача по шине 18 на соответствующие узлы бортового радиоэлектронного оборудования команд управления ВО, в том числе об изменении параметров его движения, хранение координат НК 1 (при его неподвижности), информация о которых введена в бортовой вычислитель 3 при предполетной подготовке ВО 2, или получена с НК 1 во время полета, прием-передача сигналов с НК 1, прием данных о фактическом положении ДНА бортовой направленной антенны 23 и состоянии бортовой аппаратуры 21 связи и подготовка их для передачи на НК 1, выбор направления на НК 1 и формирование сигналов управления: положением ДНА соответствующей бортовой направленной антенны 23 по азимуту и углу места, режимами работы оборудования ВО, прием и обработка сигналов контроля со всех радиоэлектронных узлов ВО с передачей результата обработки на НК 1, формирование данных при предполетной подготовке на экране блока 6 регистрации, который, например, может быть выносным, картинки в соответствии с принятой с НК 1 информацией и вспомогательной информацией с узлов ВО 2 в виде графических линий, символов и других изображений, отображение команд управления с НК 1, слежение за местоположением НК 1, если он подвижный, и всех ВО 2 в зоне радиосвязи (по данным, полученным с НК 1), обеспечение постоянной радиосвязи с заданными с НК 1 подвижными воздушными объектами 2, оптимальное управление движением собственного ВО 2, решение конфликтных ситуаций и выполнение других операций. В модуле 28 решаются задачи определения направления на наземный комплекс 1 по его и своим известным координатам с передачей этих данных в бортовой вычислитель 3 для выбора соответствующей бортовой направленной антенны 23 и формирования требуемой ДНА.On-board computer 3 solves the following tasks: constant assessment of the boundaries of the direct (optical) zone of visibility to correct its flight route, changing the value of the operating frequency or the order of its formation by command with the NK, data exchange with module 22 for selecting the direction to the NK 1, issuing via the bus 18 to the corresponding nodes of the on-board electronic equipment of the BO control teams, including about changing the parameters of its movement, storing the coordinates of NK 1 (when it is stationary), information about which is entered into the on-board computer 3 with Aerial training of VO 2, or received from NK 1 during a flight, receiving and transmitting signals from NK 1, receiving data on the actual position of the BOTTOM on-board directional antenna 23 and the state of on-board communication equipment 21 and preparing them for transmission to NK 1, choosing the direction to NK 1 and the formation of control signals: the position of the BOTTOM of the corresponding onboard directional antenna 23 in azimuth and elevation, the operating modes of the HE equipment, the reception and processing of control signals from all radio electronic components of HE with the transmission of the processing result to the SC 1, is formed e data during pre-flight preparation on the screen of the registration unit 6, which, for example, can be remote, pictures in accordance with information received from NK 1 and auxiliary information from VO 2 nodes in the form of graphic lines, symbols and other images, display of control commands from NK 1, tracking the location of NK 1, if it is mobile, and all VO 2 in the radio communication zone (according to data obtained from NK 1), ensuring constant radio communication with mobile air objects 2 specified with NK 1, optimal control of the movement of its own VO 2 , conflict resolution and other operations. In module 28, the tasks of determining the direction to the ground complex 1 by its and its known coordinates are solved with the transmission of this data to the on-board computer 3 to select the corresponding on-board directional antenna 23 and generate the desired BOTTOM.
Эти операции выполняются программно с помощью дополнительных модулей, конструктивно встраиваемых в вычислители 3 и 13 или выполненных в виде отдельных узлов, входящих в «обрамление» указанных вычислителей. Все АРМ 30 идентичны по структуре и программному обеспечению. Пульт 16 управления АРМ, предназначенный для выполнения известных операций [1], может состоять, например, из клавиатуры и манипулятора графического. Число АРМ 30 определяется требуемой производительностью операторов (диспетчеров), числом потребителей информации и объемом потребляемой ими информации. Бортовой вычислитель 3 может состоять из нескольких процессоров, объединенных общей шиной. Все АРМ 30 соединены между собой и с другими блоками системы с помощью локально-вычислительных сетей 27. ЛВС 27 может состоять из нескольких интерфейсов со своими физическими линиями, например МКИО, Ethernet, RS-232 и других [4, 6].These operations are performed programmatically with the help of additional modules structurally embedded in computers 3 and 13 or made as separate nodes included in the “frame” of these computers. All AWP 30 are identical in structure and software. The AWP control panel 16, designed to perform known operations [1], may consist, for example, of a keyboard and a graphic manipulator. The number of AWP 30 is determined by the required productivity of operators (dispatchers), the number of consumers of information and the amount of information they consume. The on-board computer 3 may consist of several processors connected by a common bus. All AWP 30 are connected to each other and to other units of the system using local-area networks 27. LAN 27 can consist of several interfaces with its physical lines, for example, MKIO, Ethernet, RS-232 and others [4, 6].
Для линии связи СВЧ-диапазона в соответствии с рекомендациями Международной комиссии по радиочастотам могут быть выбраны, например, диапазоны (1710-1850) МГц, (7125-8500) МГц или другие, имеющие характерные окна радиопрозрачности атмосферы. Особенностью широкополосной радиолинии связи является то, что в наземной и бортовой аппаратуре связи 29 и 21 для повышения достоверности принимаемых сообщений используются кодирование передаваемых данных, комбинированные методы модуляции, способы борьбы с замираниями в условиях многолучевого распространения радиоволн, методы разнесения по частоте и пространству [7], а также направленные антенны 23 и 26 с узкой ДНА, например, от 1 до 10 градусов [7].For a microwave communication line in accordance with the recommendations of the International Commission on Radio Frequencies, for example, the ranges (1710-1850) MHz, (7125-8500) MHz or others having characteristic windows of atmospheric radio transparency can be selected. A feature of the broadband radio communication line is that in the ground and airborne communication equipment 29 and 21, to increase the reliability of received messages, encoding of transmitted data, combined modulation methods, methods of combating fading in multipath propagation of radio waves, frequency and space diversity methods are used [7] , as well as directional antennas 23 and 26 with a narrow bottom, for example, from 1 to 10 degrees [7].
Операции кодирования, модуляции и борьбы с замираниями радиосигнала осуществляются в бортовой и наземной аппаратуре связи 21 и 29. Аппаратура связи 21 и 29 состоит, например, из радиостанции СВЧ-диапазона и соответствующей аппаратуры обработки и передачи данных. Кодирование передаваемых данных может быть осуществлено, например, с помощью сверточного кодирования по Витерби с мягким решением и использованием модифицированной решающей обратной связи [8, 9]. Для борьбы с замираниями в условиях многолучевого распространения радиоволн может быть использован, например, широкополосный сигнал и прием разнесенных во времени сигналов по схеме «РЕЙК», в которой обеспечивается разделение и адаптивное весовое сложение сигналов в динамике профиля многолучевости [6, 9]. В радиостанциях 11 и 8 для формирования радиосигнала может быть использован, например, метод непосредственной модуляции сигнала промежуточной частоты фазоманипулированной псевдослучайной последовательностью. В некоторых вариантах может быть использована псевдослучайная перестройка несущей частоты.The coding, modulation and anti-fading operations of the radio signal are carried out in the airborne and ground communication equipment 21 and 29. The communication equipment 21 and 29 consists, for example, of a microwave radio station and corresponding data processing and transmission equipment. The encoding of the transmitted data can be carried out, for example, using convolutional coding according to Viterbi with a soft solution and using modified decision feedback [8, 9]. To combat fading in conditions of multipath propagation of radio waves, for example, a broadband signal and reception of time-spaced signals according to the REIK scheme can be used, which provides separation and adaptive weight addition of signals in the dynamics of the multipath profile [6, 9]. In radio stations 11 and 8, for the formation of a radio signal, for example, the method of direct modulation of an intermediate frequency signal by a phase-manipulated pseudo-random sequence can be used. In some embodiments, pseudo-random carrier frequency tuning may be used.
В качестве антенн 23 и 26 могут быть использованы, например, активные фазированные антенные решетки с электронным управлением положением главного луча ДНА. Сектор сканирования луча ДНА антенн 26 по азимуту - вкруговую (360 градусов), по углу места - практически от 0 до 180 градусов (без учета углов закрытия и особенностей связи при углах места вблизи 90 градусов). Управление фазовращателями, входящими в состав антенн 23 и 26, выполняется, например, программно с помощью вычислителей 3, 13 и дополнительных модулей, конструктивно встраиваемых в вычислители 3 и 13 АРМ или выполненных в виде отдельных узлов, входящих в «обрамление» указанных вычислителей. Наведение ДНА осуществляется путем нахождения пространственного вектора между двумя объектами системы и направления по нему центров ДНА соответствующих объектов системы. Для этого с учетом тенденции (экстраполяции) движения с привязкой к единому всемирному времени используются точные координаты ВО 2 и НК 1, вычисляемые по выходным сигналам приемников 5 и 14 глобальных навигационных спутниковых систем, например, ГЛОНАСС/GPS [10]. В упрощенном варианте системы на ВО 2 может быть установлена антенна 23 пассивного типа с круговой ДНА по азимуту и с небольшой направленностью по углу места с коэффициентом усиления (3-10) дБ. В этом случае функциональные связи бортового вычислителя 3 с бортовой антенной 23 могут отсутствовать. Для защиты антенн 23 и 26 от внешних воздействий могут быть использованы, например, радиопрозрачные укрытия, не показанные на фигуре. Под радиопрозрачными укрытиями размещают антенны 26 и для уменьшения потерь радиосигнала в антенно-фидерном тракте - оборудование каналов наземной аппаратуры 29 связи.As antennas 23 and 26, for example, active phased antenna arrays with electronic control of the position of the main beam of the bottom beam can be used. The scanning sector of the beam of the bottom of the antennas 26 in azimuth is circular (360 degrees), in elevation - practically from 0 to 180 degrees (excluding closing angles and communication features at elevation angles near 90 degrees). The phase shifters included in the antennas 23 and 26 are controlled, for example, programmatically using computers 3, 13 and additional modules that are structurally integrated into the computers 3 and 13 of the AWP or made as separate units included in the “frame” of these computers. The DND is guided by finding the spatial vector between two objects of the system and directing the centers of the DND along the corresponding objects of the system along it. For this, taking into account the tendency (extrapolation) of movement with reference to the unified universal time, the exact coordinates of VO 2 and NK 1 are used, calculated from the output signals of receivers 5 and 14 of global navigation satellite systems, for example, GLONASS / GPS [10]. In a simplified version of the system, a passive type antenna 23 can be installed on VO 2 with a circular bottom beam in azimuth and with a small directivity in elevation with a gain of (3-10) dB. In this case, the functional relationship of the on-board computer 3 with the on-board antenna 23 may be absent. To protect the antennas 23 and 26 from external influences, for example, radiotransparent shelters not shown in the figure can be used. Antennas 26 are placed under the translucent shelters and, to reduce radio signal losses in the antenna-feeder path, the equipment of the channels of ground communication equipment 29.
Информация блоков 12, 14, 20, 28, 37 обрабатывается в вычислителе 13 одного из АРМ, например, первого (ведущего). Полученные по ЛВС 27 данные распределяются между остальными вычислителями 13 АРМ 30 и, при необходимости, передаются через одну из В вторых наземных АПД 31 блока 33 сопряжения и устройства 32 сопряжения с каналом связи блока сопряжения 33 по шине 34 соответствующему потребителю информации. Сообщения от потребителя информации на вычислители 13 АРМ 30 и ВО 2 передаются через те же узлы, но в обратном порядке. В зависимости от объема требуемой информации для обработки и формирования сообщений потребителю могут быть использованы несколько АРМ 30. Обмен данными по ЛВС 27 организуется известными способами с помощью концентратора 35, который может быть выполнен, например, в виде оконечного устройства для интерфейса МКИО [5, 6].Information blocks 12, 14, 20, 28, 37 is processed in the calculator 13 of one of the workstation, for example, the first (master). The data obtained via LAN 27 is distributed between the other computers 13 of the AWP 30 and, if necessary, is transmitted through one of the second terrestrial ADFs 31 of the interface unit 33 and the interface unit 32 to the communication channel of the interface unit 33 via the bus 34 to the corresponding information consumer. Messages from the consumer of information to the computers 13 AWP 30 and VO 2 are transmitted through the same nodes, but in the reverse order. Depending on the amount of information required for processing and generating messages to the consumer, several AWPs can be used 30. Data exchange via LAN 27 is organized by known methods using a hub 35, which can be performed, for example, as a terminal device for the ICIE interface [5, 6 ].
При выходе за пределы радиогоризонта, хотя бы одного из ВО 2, или приближении к границе зоны устойчивой радиосвязи программно определяется один из ВО 2, который назначается ретранслятором сообщений, условно обозначенный на фигуре цифрой 21. Ретрансляция данных в противоположных направлениях осуществляется в диапазоне работы радиостанций 11, 8. При постоянном изменении дальности между взаимодействующими ВО 2 в качестве ретранслятора может быть определен любой из N подвижных воздушных объектов, местоположение которого оптимально по отношению к НК 1 и всем остальным ВО 2. В этом случае автоматически или оператором АРМ 30 назначается ВО 21, который в течение определенного времени будет использоваться в качестве ретранслятора. По анализу местоположения и параметров движения остальных ВО 2 в вычислителе 13 АРМ определяются оптимальные пути доставки сообщений удаленному от НК 1 за радиогоризонт подвижному воздушному объекту, а для радиолинии СВЧ-диапазона - положения ДНА на приемной и передающей сторонах.When you go beyond the radio horizon, at least one of the VO 2, or approaching the border of the stable radio communication zone, one of the VO 2 is determined programmatically, which is assigned by the message relay, conventionally indicated in the figure by the number 2 1 . Relaying data in opposite directions is carried out in the operating range of radio stations 11, 8. With a constant change in the distance between interacting VO 2, any of N moving air objects whose location is optimal with respect to NK 1 and all other VO 2 can be determined as a relay. in this case, automatically or by the operator AWP 30, BO 2 1 is assigned, which will be used as a relay for a certain time. By analyzing the location and motion parameters of the remaining VO 2s, the AWP calculator 13 determines the optimal delivery paths of messages to a moving airborne object remote from the NK 1 beyond the radio horizon, and the positions of the bottom and bottom of the microwave range on the receiving and transmitting sides.
Узлы 7, 8, 9, составляющие основу бортового комплекса связи выбранного диапазона, и узлы 10, 11, 12, составляющие основу наземного комплекса связи того же диапазона, для повышения надежности связи могут быть зарезервированы. Тогда один из входов/выходов бортового вычислителя 3 должен быть подключен ко второй цепочке, состоящей из последовательно соединенных узлов 7, 8, 9, а на НК 1 один их входов/выходов наземного вычислителя 13 любого из АРМ 30 также должен быть подключен к соответствующей второй цепочке, состоящей из последовательно соединенных узлов 12, 11, 10. В этом случае в наземном вычислителе 13 одного из АРМ, определенного ведущим, осуществляются операции оценки достоверности информации, принимаемой с ВО 2 по двум каналам выбранного диапазона и обработки наиболее ценной, достоверной информации.Nodes 7, 8, 9, which form the basis of the onboard communication complex of the selected range, and nodes 10, 11, 12, which form the basis of the ground-based communication complex of the same range, can be reserved to increase the reliability of communication. Then one of the inputs / outputs of the on-board computer 3 must be connected to the second chain, consisting of nodes 7, 8, 9 connected in series, and on NK 1 one of the inputs / outputs of the ground computer 13 of any of the AWS 30 must also be connected to the corresponding second a chain consisting of series-connected nodes 12, 11, 10. In this case, in the ground computer 13 of one of the workstations defined by the master, the operations of evaluating the reliability of information received from VO 2 through two channels of the selected range and processing the most its valuable, reliable information.
Сообщение от НК 1 через последовательную цепочку, состоящую из (N-1) подвижных воздушных объектов 2, может быть доставлено N-му ВО 2 м. Для этого на НК 1 в формирователе 20 типа ретранслируемых сообщений в заранее определенные разряды передаваемой кодограммы закладываются номер ВО 21, назначенного ретранслятором, и адреса подвижных воздушных объектов 2, обеспечивающих заданный трафик сообщения. Принятые данные обрабатываются в блоке 17 анализа типа сообщений воздушного объекта 2. Если сообщение предназначено для данного ВО 2, то после анализа решается вопрос о направлении данных на блок 6 регистрации или по двунаправленной шине 18 на узлы управления ВО и источник информации, не указанные на фигуре, или, при работе в режиме ретрансляции, о передаче данных на соседний ВО 2. Для исключения коллизий минимизируется число разрядов в передаваемом сообщении, а ретрансляция данных осуществляется последовательно во времени.A message from NK 1 through a serial chain consisting of (N-1) movable air objects 2 can be delivered to the N-th VO 2 m. For this, on NK 1 in the shaper 20 of the type of relayed messages, the VO number is laid down in predetermined bits of the transmitted codogram 2 1 assigned by the repeater, and the addresses of the moving air objects 2, providing the specified message traffic. The received data is processed in block 17 of the analysis of the type of messages of the airborne object 2. If the message is intended for this VO 2, then after analysis the issue of sending data to the registration block 6 or via a bi-directional bus 18 to the VO control nodes and the information source not indicated in the figure is solved , or, when operating in relay mode, on the transmission of data to neighboring VO 2. To avoid collisions, the number of bits in the transmitted message is minimized, and the data is relayed sequentially in time.
При обмене данными по линиям «воздух-земля», особенно при наличии помеховой обстановки, повышение достоверности передачи данных обеспечивается тем, что на передающей стороне соответствующего ВО 2 блоков 3 и 22 наводят диаграмму направленности антенны 23 на диаграмму направленности антенны 26 приемной стороны, формируемую на НК 1 с помощью блоков 13, 28, и передают сигналы. На приемной стороне в блоке 29 известными способами [8, 9] проверяют достоверность передачи информации, например, по величине отношения сигнал/шум, измеренного в блоке 28. Полученную оценку передают в обратном направлении по цепочке последовательно соединенных блоков 13, 27, 12, 11, 10, 9, 8, 7 до бортового вычислителя 3. Эти данные с привязкой к единому времени и координатам (местоположению) ВО 2 запоминаются для дальнейшего использования в процессе связи. Одновременно на передающей стороне с помощью бортового приемного модуля 37 с антенной 36 оценивают уровень мощности, запоминают в бортовом вычислителе и передают на НК 1 через блоки 3, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 27 до вычислителя 13 АРМ. При низкой достоверности с помощью наземного вычислителя 13 выдают команду на изменение рабочей частоты каналов широкополосной связи и(или) уменьшение ширины ДНА антенн 23 и 26. В следующий момент времени диаграмму направленности передающей антенны и диаграмму направленности приемной антенны устанавливают друг на друга.When exchanging data on air-ground lines, especially in the presence of an interference environment, increasing the reliability of data transmission is ensured by the fact that on the transmitting side of the corresponding VO 2 blocks 3 and 22, direct the radiation pattern of the antenna 23 to the radiation pattern of the antenna 26 of the receiving side, formed on NK 1 using blocks 13, 28, and transmit signals. On the receiving side in block 29 by known methods [8, 9], the reliability of information transmission is checked, for example, by the signal-to-noise ratio measured in block 28. The resulting estimate is transmitted in the opposite direction along a chain of series-connected blocks 13, 27, 12, 11 , 10, 9, 8, 7 to the on-board calculator 3. These data with reference to a single time and coordinates (location) of VO 2 are stored for further use in the communication process. At the same time, on the transmitting side, using the on-board receiving module 37 with the antenna 36, the power level is estimated, stored in the on-board computer and transmitted to the NK 1 through blocks 3, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 27 to the computer 13 arm. At low reliability, the ground computer 13 issues a command to change the operating frequency of the broadband channels and (or) reduce the bottom width of the antennas 23 and 26. At the next time, the directivity pattern of the transmitting antenna and the directivity pattern of the receive antenna are set on top of each other.
Для последовательного выполнения этих операций в заданный момент времени определяется текущее местоположение всех ВО 2 и НК 1, вычисляются в наземном вычислителе 13 экстраполяционные точки нахождения соответствующих ВО 2 системы во время планируемого сеанса связи, осуществляется взаимное наведение центров диаграмм направленности антенн НК 1 и обслуживаемых ВО 2 и постоянного слежение за ними во время движения. Затем проводят обмен данными между соответствующими объектами системы и эту процедуру непрерывно повторяют. При совпадении направления на выбранный для связи ВО 2 с направлением на источник помех, положение которого определено в наземном вычислителе 13 по результатам оценки достоверности принятой информации со всех ВО 2, вычисляется оптимальный маршрут передачи низкоскоростных данных на выбранный для связи ВО 2 через другие подвижные воздушные объекты, работающие в режиме ретрансляции. В НК 1 и в выбранных для ретрансляции ВО 2 с помощью соответствующих вычислителей слежение за соответствующими объектами во время их движения. Для этого с наземного вычислителя 13 НК 1, имеющего больший объем информации о воздушной ситуации в своей зоне ответственности по сравнению с бортовыми вычислителями ВО 2, постоянно осуществляется обмен соответствующими сообщениями со всеми ВО 2.For the sequential execution of these operations at a given point in time, the current location of all VO 2 and NK 1 is determined, the extrapolation points of location of the corresponding VO 2 systems during the planned communication session are calculated in the ground computer 13, the centers of the radiation patterns of the NK 1 antennas and the VO 2 served are mutually guided and constantly monitoring them while driving. Then, data is exchanged between the corresponding objects of the system and this procedure is continuously repeated. When the direction to the selected for communication VO 2 with the direction to the source of interference, the position of which is determined in the ground computer 13 according to the results of evaluating the reliability of the received information from all VO 2, the optimal route for transmitting low-speed data to the VO 2 selected for communication through other mobile airborne objects is calculated working in relay mode. In NK 1 and in selected VO 2 for relaying using appropriate calculators, tracking the corresponding objects during their movement. To do this, from the ground computer 13 NK 1, which has a greater amount of information about the air situation in its area of responsibility compared with the airborne computers VO 2, the corresponding messages are constantly exchanged with all VO 2.
После получения на НК 1 подтверждения о достоверном приеме информации на ВО 2 в вычислителе 13 АРМ 30 автоматически формируется следующее сообщение в адрес управляемого ВО 2, например, команды автоматического управления полетом. Это сообщение, пройдя по той же рассмотренной ранее цепочке, но только в обратном порядке, поступает на соответствующий бортовой вычислитель 3, при необходимости, например, при предполетной подготовке, отображается на экране выносного бортового блока 6 регистрации данных и поступает на соответствующий бортовой узел.After receiving confirmation on the NK 1 about the reliable reception of information on the VO 2 in the calculator 13 AWP 30, the following message is automatically generated to the address of the controlled VO 2, for example, an automatic flight control command. This message, having passed through the same chain considered earlier, but only in the reverse order, is sent to the corresponding on-board computer 3, if necessary, for example, during pre-flight preparation, it is displayed on the screen of the remote on-board data recording unit 6 and is sent to the corresponding on-board unit.
Для удобства разрешения оператором НК 1 конфликтной ситуации при наличии помеховой обстановки на экран каждого монитора 15 АРМ 30 НК 1 может выводиться положение каждого ВО 2 относительно НК 1. Для этого, программно, с помощью вычислителя 13 АРМ 30 выделяются части пространства, в которых помеховая ситуация в вероятностном смысле менее напряженная, и через находящиеся там ВО 2 осуществляется трафик низкоскоростных данных. Для отображения тенденции движения каждого ВО 2 на экране монитора 15 АРМ вычислителем 13 АРМ 30 формируются отметки, характеризующие предыдущее местоположение ВО 2 и экстраполяционные отметки, характеризующие местоположение ВО 2 через заданный интервал времени. По мере движения ВО 2 устаревающие отметки стираются. Положение трассы полета всех ВО 2 в зоне обслуживания НК 1 сохраняются в памяти вычислителя 13 АРМ на заданный период времени.For the convenience of resolving a conflict situation by the NK 1 operator in the presence of an interference situation, the position of each VO 2 relative to the NK 1 can be displayed on the screen of each monitor 15 AWP 30 NK 1. For this, parts of the space in which the jamming situation is allocated using the calculator 13 AWP 30 are programmed in the probabilistic sense, less stressful, and through the VO 2 located there, low-speed data traffic is carried out. To display the movement trend of each VO 2 on the monitor screen 15 AWP by the calculator 13 AWP 30, marks are formed that characterize the previous location of BO 2 and extrapolation marks that characterize the location of BO 2 after a given time interval. As the VO 2 moves, the outdated marks are erased. The position of the flight path of all VO 2 in the service area of NK 1 is stored in the memory of the computer 13 AWP for a given period of time.
При передаче с НК 1 приоритетных сообщений для ВО 2 в соответствии с категориями срочности, принятыми в системе радиосвязи с подвижными воздушными объектами, в формирователе 20 типа ретранслируемых сообщений в заголовке сообщения формируется код запрета передачи других сообщений на время, отводимое для трансляции данных с НК 1 на выбранный ВО 2 с учетом времени реакции ВО 2 на принятое сообщение и времени задержки в трактах обработки дискретных сигналов.When priority messages for BO 2 are transmitted from SC 1 in accordance with the categories of urgency adopted in the radio communication system with mobile airborne objects, in the shaper 20 of the type of relayed messages in the message header a code prohibiting the transmission of other messages for the time allotted for data transmission from SC 1 to the selected VO 2 taking into account the response time of VO 2 to the received message and the delay time in the processing paths of the discrete signals.
Остальные менее приоритетные сообщения в соответствии с протоколом обмена находятся в очереди соответствующей категории срочности. В вычислителях 3 и 13 определяется время «старения» информации, и, если сообщение в течение определенного промежутка времени не было передано в канал связи, то оно «стирается» и посылается запрос на повторную передачу сообщения.The remaining lower priority messages in accordance with the exchange protocol are in the queue of the corresponding category of urgency. In computers 3 and 13, the “aging” time of information is determined, and if the message has not been transmitted to the communication channel for a certain period of time, then it is “erased” and a request is sent to retransmit the message.
В зависимости от числа подвижных воздушных объектов и числа переспросов сообщений в канале радиосвязи в системе используются динамические алгоритмы обмена сообщениями и эффективного управления полетом ВО 2. При изменении помеховой обстановки, взаимного положения НК 1 и ВО 2, подлете ВО 2 к границе зоны прямой (оптической) видимости, нарушения режима полета подвижного воздушного объекта и фиксации предельных параметров в вычислителях 3 и 13 автоматически формируется предупреждающий сигнал о возможном «обрыве» связи, информация о котором выводится на экран монитора 15 АРМ, и формируется команда на изменение маршрута его движения. Визуальная картинка может быть усилена звуковым эффектом. При использовании определенного формата заголовка сообщения с выхода бортовых формирователей 19 типа ретранслируемых сообщений может быть использован режим свободного доступа со стороны других подвижных воздушных объектов 2 или режим выделения временного интервала для организации обмена данными с наземным комплексом 1.Depending on the number of moving airborne objects and the number of message retransmissions in the radio channel, the system uses dynamic algorithms for exchanging messages and effectively controlling the flight of VO 2. When changing the jamming situation, the relative position of NK 1 and VO 2, when VO 2 approaches the boundary of the straight (optical ) visibility, violation of the flight mode of a moving air object and fixing the limit parameters in computers 3 and 13, a warning signal is automatically generated about a possible “disconnection” of communication, information about which is found on the monitor screen 15 workstations, and generates a command to change the route of its movement. The visual picture can be enhanced with a sound effect. When using a certain format of the message header from the output of airborne formers of the type of relayed messages, the free access mode from other mobile air objects 2 or the time slot allocation mode can be used to organize data exchange with the ground complex 1.
В результате анализа состояния и загрузки каналов радиосвязи выбранного и СВЧ-диапазонов в вычислителе 13 ведущего АРМ 30 НК 1 определяется число столкновений сообщений в каналах связи, и, когда это число превышает предельно допустимое, система переходит в режим адресного опроса для упорядочения работы канала передачи данных «воздух-земля». Для того чтобы избежать столкновений в радиоканале связи при одновременной передаче несколькими объектами, вычислителями 3 и 13 может осуществляться, например, контроль несущей частоты при воздействии преамбулы или заголовка (служебной части сообщений). Подготовленное низкоскоростное сообщение с ВО 2 передается только в том случае, когда радиоканал свободен. Для того чтобы разнести во времени моменты выхода на связь подвижных воздушных объектов в то время, когда они обнаружили, что радиоканал занят, в вычислителях 3 и 13 может формироваться, например, псевдослучайная задержка передачи сообщений от подвижных воздушных объектов 2 и НК 1 - для каждого объекта своя.As a result of the analysis of the state and loading of the radio channels of the selected and microwave ranges in the calculator 13 of the host AWP 30 NK 1, the number of collisions of messages in the communication channels is determined, and when this number exceeds the maximum allowable, the system goes into address polling mode to streamline the operation of the data transmission channel Air-to-ground. In order to avoid collisions in the radio communication channel during simultaneous transmission by several objects, calculators 3 and 13 can, for example, monitor the carrier frequency under the influence of a preamble or header (service part of messages). A prepared low-speed message with VO 2 is transmitted only when the radio channel is free. In order to spread in time the contact times of mobile airborne objects at a time when they found that the radio channel is busy, for example, pseudo-random message transmission delay from mobile airborne objects 2 and NK 1 can be generated in computers 3 and 13 - for each own object.
В режиме адресного опроса инициатором связи может быть только НК 1. Если воздушные объекты 2 сформировали для передачи низкоскоростные сообщения и обнаружили, что радиоканал свободен, то они информируют остальные подвижные воздушные объекты о начале цикла передачи данных, в том числе о своем местоположении и параметрах движения, и случайным образом или в выделенных им временных слотах распределяют передаваемые сообщения. На каждом из ВО 2 в вычислителе 3 оценивается уровень принимаемого сигнала несущей частоты в радиоканале и обрабатываются для выбора интервалов передачи точные по времени импульсы синхронизации с выхода приемников глобальных навигационных спутниковых систем. При совпадении расчетного интервала передачи с установленной очередностью воздушный объект 2 начинает передачу собственного пакета данных в выделенном интервале времени.In address polling mode, only NK 1 can be a communication initiator. If air objects 2 have generated low-speed messages for transmission and find that the radio channel is free, then they inform the rest of the mobile air objects about the beginning of the data transfer cycle, including their location and movement parameters , and the transmitted messages are randomly allocated or allocated to them in time slots. At each of VO 2 in calculator 3, the level of the received carrier-frequency signal in the radio channel is estimated and time-accurate synchronization pulses from the output of the receivers of global navigation satellite systems are processed to select transmission intervals. When the calculated transmission interval coincides with the established sequence, the air object 2 starts transmitting its own data packet in the selected time interval.
Сообщения о местоположении ВО 2 и НК 1 с выходов приемника 14 сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, например ГЛОНАСС/GPS, записываются в память вычислителя 13 с привязкой к глобальному времени. В вычислителях 3 и 13 эти данные используются для расчета навигационных характеристик и параметров движения каждого ВО в зоне обслуживания НК 1, а также для ориентирования в пространстве диаграмм направленности антенн 23 и 26 ВО 2 и НК 1 соответственно, в том числе при мобильном исполнении НК 1. В зависимости от выбранного интервала времени выдачи на НК 1 сообщений о местоположении ВО 2 в вычислителе 3 в заданное время формируется соответствующее сообщение с привязкой к глобальному времени проведения измерения координат ВО 2.Messages about the location of VO 2 and NK 1 from the outputs of the receiver 14 of the signals of global navigation satellite systems, for example GLONASS / GPS, are recorded in the memory of the calculator 13 with reference to global time. In computers 3 and 13, this data is used to calculate the navigation characteristics and motion parameters of each HE in the service area of NK 1, as well as to orient the spatial patterns of the antenna patterns 23 and 26 of VO 2 and NK 1, respectively, including for mobile execution of NK 1 Depending on the selected time interval for the issuance of messages about the location of VO 2 in the computer 1 at the specified time, a corresponding message is generated with reference to the global time for measuring the coordinates of VO 2.
Принятые на НК 1, представляющим собой наземный пункт приема, передачи, обработки и отображения информации, навигационные сообщения от всех ВО 2 обрабатываются в вычислителе 13 ведущего АРМ 30 и выводятся на экран монитора 15 АРМ 30. Точка, характеризующая местоположение НК 1, размещается, например, в центре экрана монитора 15 АРМ 30. ВО 2, находящиеся вблизи границы зоны устойчивой радиосвязи, выделяются от остальных, например, цветом отметки на экране монитора 15 АРМ, и для них в вычислителях 3 и 13 начинается решение задачи выбора оптимального пути трансляции управляющих низкоскоростных сообщений от НК 1 на выбранный ВО 2. Для этого постоянно в вычислителе 13 одного или одновременно нескольких АРМ 30 известными методами [8, 9] оцениваются зоны устойчивой радиосвязи для НК 1 и всех ВО 2. В аппаратуре передачи данных 7 и 12 осуществляются известные операции: модуляции и демодуляции, кодирования и декодирования и другие [8, 9].Received on NK 1, which is a ground-based point of reception, transmission, processing and display of information, navigation messages from all VO 2 are processed in the calculator 13 of the host AWP 30 and displayed on the monitor screen 15 AWP 30. The point characterizing the location of the NK 1 is placed, for example , in the center of the monitor screen 15 AWP 30. VO 2, located near the boundary of the stable radio communication zone, are distinguished from the others, for example, by the color of the mark on the monitor screen 15 AWP, and for them in computers 3 and 13 the solution of the problem of choosing the optimal path t translations of control low-speed messages from NK 1 to the selected VO 2. For this, the stable radio communication zones for NK 1 and all VO 2 are evaluated in a computer 13 of one or several automated workplaces 30 using known methods [8, 9]. In the data transmission equipment 7 and 12 well-known operations are carried out: modulation and demodulation, coding and decoding, and others [8, 9].
В качестве бортовых и наземных направленных антенн могут быть использованы, например, адаптивные или интеллектуальные антенны (Smart antenna) с электрическим управлением диаграммой направленности. Принцип их работы основывается на том, что ввиду подвижности объектов вероятность их нахождения в течение длительного времени на одном направлении с источником помехи слишком мала [4, 11, 12]. Обеспечив программно максимум коэффициента усиления антенны в известных направлениях на выбранных абонентов и сформировав минимум ее диаграммы направленности на источник помехи, можно многократно повысить текущее отношение сигнал/шум на входе приемника, а следовательно, и достоверность высокоскоростной информации. Коэффициент усиления приемной антенны обратно пропорционален произведению ширины ДНА в азимутальной плоскости на ширину ДНА в угломестной плоскости. Чтобы увеличить его, необходимо уменьшить ширину ДНА в азимутальной и угломестной плоскостях и сформировать ДНА «карандашного» типа. Дополнительно повысить достоверность высокоскоростной информации позволит разнесение в пространстве наземных направленных антенн 26 на расстояние более 10 длин волн принимаемого радиосигнала.As onboard and ground directional antennas can be used, for example, adaptive or intelligent antennas (Smart antenna) with electric control of the radiation pattern. The principle of their operation is based on the fact that, due to the mobility of objects, the probability of their being in the same direction for a long time in the same direction as the interference source is too small [4, 11, 12]. By providing a software maximum antenna gain in known directions to selected subscribers and by forming a minimum of its directivity pattern to the interference source, the current signal-to-noise ratio at the receiver input can be significantly increased, and therefore the reliability of high-speed information. The gain of the receiving antenna is inversely proportional to the product of the width of the bottom beam in the azimuthal plane by the width of the bottom beam in the elevation plane. To increase it, it is necessary to reduce the width of the bottom in the azimuthal and elevation planes and form the bottom of the "pencil" type. Additionally, the reliability of high-speed information will be enhanced by the diversity in the space of terrestrial directional antennas 26 over a distance of more than 10 wavelengths of the received radio signal.
На момент подачи заявки разработаны алгоритмы и фрагменты программного обеспечения заявляемой системы. Блоки и шины 1-21, 23, 26, 27, 29-34 одинаковые с прототипом. Блоки 24 и 25, 37 и 36 могут быть выполнены, например, на серийных передатчиках, приемниках и антеннах соответствующего диапазона с необходимым программным обеспечением, а блоки 33 и 28 - программно.At the time of application submission, algorithms and software fragments of the claimed system were developed. Blocks and tires 1-21, 23, 26, 27, 29-34 are the same as the prototype. Blocks 24 and 25, 37 and 36 can be performed, for example, on serial transmitters, receivers and antennas of the corresponding range with the necessary software, and blocks 33 and 28 - programmatically.
Техническим результатом использования предложенной системы радиосвязи является:The technical result of using the proposed radio communication system is:
- программная реализация бортового и наземного оборудования, упрощающая введение известных новых и реализацию существующих режимов обмена данными за счет автоматического изменения программного обеспечения;- software implementation of airborne and ground equipment, simplifying the introduction of well-known new and the implementation of existing data exchange modes due to automatic software changes;
- повышение достоверности связи за счет автоматического выбора сообщения, принятого по радиоканалу с наилучшим отношением сигнал/шум и использования критерия максимального правдоподобия, обработки сообщений на канальном уровне с помощью избыточных циклических кодов для устранения ошибок, не исправленных модемом, и исправления этих ошибок с помощью автоматического запроса повторения данных;- improving the reliability of communication by automatically selecting a message received on the radio channel with the best signal-to-noise ratio and using the maximum likelihood criterion, processing messages at the channel level using redundant cyclic codes to eliminate errors not corrected by the modem, and correcting these errors using automatic data repeat request;
- динамическая перестройка не только рабочих частот, формы диаграмм направленности антенн, но и технологии радиодоступа;- dynamic tuning of not only the operating frequencies, the shape of the antenna patterns, but also the radio access technology;
- эффективное использование выделенного частотного спектра радиодиапазона;- effective use of the allocated frequency spectrum of the radio range;
- применение адаптивных процедур при наличии источника помех;- the use of adaptive procedures in the presence of a source of interference;
- увеличение эксплуатационной надежности системы, благодаря реализации не только на подвижных объектах, но и в наземных комплексах оборудования, основанного на обеспечении отказоустойчивых режимов работы за счет автоматического обнаружения и изоляции неисправных модулей, автоматической замены их на резервные без прерывания нормальной работы.- an increase in the operational reliability of the system, thanks to the implementation not only of moving objects, but also in ground-based equipment complexes, based on providing fault-tolerant operating modes by automatically detecting and isolating faulty modules, automatically replacing them with redundant ones without interrupting normal operation.
Предложенная система радиосвязи обеспечивает выполнение следующих процедур:The proposed radio communication system provides the following procedures:
- непрерывное наблюдение за работой передающих и приемных средств системы и за отношением сигнал/шум в каждом широкополосном радиоканале;- continuous monitoring of the operation of the transmitting and receiving means of the system and the signal-to-noise ratio in each broadband radio channel;
- изменение формы диаграмм направленности приемных и передающих антенн для повышения достоверности принимаемой высокоскоростной информации;- changing the shape of the radiation patterns of the receiving and transmitting antennas to increase the reliability of the received high-speed information;
- единую синхронизацию всех объектов системы, например, с помощью меток точного времени глобальных навигационных спутниковых систем;- a single synchronization of all system objects, for example, using accurate time stamps of global navigation satellite systems;
- контроль работоспособности и резервирование каналов;- performance monitoring and channel redundancy;
- формирование, передачу, прием и обработку радиосигналов программными методами (создание реконфигурируемого оборудования);- formation, transmission, reception and processing of radio signals by software methods (creation of reconfigurable equipment);
- анализ результатов наблюдений и обучение системы;- analysis of observation results and system training;
- требуемую управляемость системы в соответствии с действующими целями, правилами, протоколами и алгоритмами управления доступом к спектру;- the required controllability of the system in accordance with the current goals, rules, protocols and spectrum access control algorithms;
- хранение, накопление принимаемых сведений о характеристиках абонентов и окружающей среды, постоянное обновление базы данных.- storage, accumulation of received information about the characteristics of subscribers and the environment, constant updating of the database.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. В.В. Бочкарев, Г.А. Крыжановский, Н.Н. Сухих. Автоматизированное управление движением авиационного транспорта. М.: - Транспорт, 1999, 319 с.1. V.V. Bochkarev, G.A. Kryzhanovsky, N.N. Dry. Automated air traffic control. M .: - Transport, 1999, 319 p.
2. AC №1401626, М. кл. H04B 7/26, H04L 27/00, БИ №21, 1988.2. AC No. 1401626, M. cl. H04B 7/26, H04L 27/00, BI No. 21, 1988.
3. Патент РФ №44907 U1, М. кл. H04B 7/00, 2005.3. RF patent No. 44907 U1, M. cl. H04B 7/00, 2005.
4. Патент РФ №2309543 С2, М. кл. H04B 7/26, 2007 (прототип).4. RF patent No. 2309543 C2, M. cl. H04B 7/26, 2007 (prototype).
5. Григорьев, А.В. Сети и системы радиодоступа / А.В. Григорьев, О.И. Лагутенко, Ю.А. Распаев. - М.: Эко-Трендз, 2005. - 384 с.5. Grigoriev, A.V. Networks and radio access systems / A.V. Grigoriev, O.I. Lagutenko, Yu.A. Raspayev. - M .: Eco-Trends, 2005 .-- 384 p.
6. А.А. Мячев. Интерфейсы средств вычислительной техники. Энциклопедический справочник. - М.: Радио и связь, 1993. - 350 с.6. A.A. Myachev. Interfaces of computer technology. Encyclopedic reference book. - M.: Radio and Communications, 1993 .-- 350 p.
7. В.В. Бортников, С.С. Ананченков. Помехоустойчивость двоичных сигналов в марковском канале с замираниями. - Изв. вузов MB и ССО СССР, Радиотехника, 1984, т.24, №10, С.78-80.7. V.V. Bortnikov, S.S. Ananchenkov. Interference immunity of binary signals in a Markov channel with fading. - Izv. universities MB and MTR of the USSR, Radio Engineering, 1984, t.24, No. 10, S.78-80.
8. Уильям К. Ли. Техника подвижных систем связи. - М., Радио и связь, 1985, 391 с.8. William C. Lee. Technique of mobile communication systems. - M., Radio and Communications, 1985, 391 p.
9. GPS - глобальное система позиционирования. - М.: ПРИН, 1994, 76 с.9. GPS - a global positioning system. - M .: PRIN, 1994, 76 p.
10. Радиосистемы передачи информации: Учеб. пособие для ВУЗов / И.М. Тепляков и др. Под ред. И.М. Теплякова. - М.: Радио и связь, 1982.10. Radio transmission systems: Textbook. manual for universities / I.M. Teplyakov et al. Ed. THEM. Teplyakova. - M.: Radio and Communications, 1982.
11. Ермолаев В.Т., Флаксман А.Г. Современные методы пространственной обработки сигналов в системах с антенными решетками: учеб. пособие. Нижний Новгород, 2008. 171 с.11. Ermolaev V.T., Flaksman A.G. Modern methods of spatial signal processing in systems with antenna arrays: textbook. allowance. Nizhny Novgorod, 2008.171 s.
12. Ермолаев В.Т., Соколов М.А., Флаксман А.Г. Квазиоптимальное подавление пространственно-распределенных помех в АР с использованием степенного базиса // Труды тринадцатой научной конференции по радиофизике, ННГУ, 2009.12. Ermolaev V.T., Sokolov M.A., Flaksman A.G. Quasi-optimal suppression of spatially distributed interference in an AR using a power-law basis // Transactions of the Thirteenth Scientific Conference on Radiophysics, UNN, 2009.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013146076/07A RU2535922C1 (en) | 2013-10-15 | 2013-10-15 | System for radio communication with mobile objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013146076/07A RU2535922C1 (en) | 2013-10-15 | 2013-10-15 | System for radio communication with mobile objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2535922C1 true RU2535922C1 (en) | 2014-12-20 |
Family
ID=53286180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013146076/07A RU2535922C1 (en) | 2013-10-15 | 2013-10-15 | System for radio communication with mobile objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2535922C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2642490C1 (en) * | 2017-02-06 | 2018-01-25 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | System of radiocommunication with air objects |
| RU2643182C1 (en) * | 2017-03-06 | 2018-01-31 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Radiocommunication system with mobile objects |
| RU2683590C1 (en) * | 2017-12-13 | 2019-03-29 | Федеральное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | On-board radio transponder of radio commands |
| RU2746148C1 (en) * | 2020-07-17 | 2021-04-07 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Mobile radio communication system |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1401626A1 (en) * | 1986-12-19 | 1988-06-07 | Научно-экспериментальный центр автоматизации управления воздушным движением | System for radio communication with mobile objects |
| GB2272133A (en) * | 1992-11-02 | 1994-05-04 | Motorola Inc | Transmission of transmitter linearization signals in a TDMA trunked radio syste m |
| US5450329A (en) * | 1993-12-22 | 1995-09-12 | Tanner; Jesse H. | Vehicle location method and system |
| RU44907U1 (en) * | 2004-09-06 | 2005-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS |
| RU2309543C2 (en) * | 2005-10-03 | 2007-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for radio communication with moving objects |
-
2013
- 2013-10-15 RU RU2013146076/07A patent/RU2535922C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1401626A1 (en) * | 1986-12-19 | 1988-06-07 | Научно-экспериментальный центр автоматизации управления воздушным движением | System for radio communication with mobile objects |
| GB2272133A (en) * | 1992-11-02 | 1994-05-04 | Motorola Inc | Transmission of transmitter linearization signals in a TDMA trunked radio syste m |
| US5450329A (en) * | 1993-12-22 | 1995-09-12 | Tanner; Jesse H. | Vehicle location method and system |
| RU44907U1 (en) * | 2004-09-06 | 2005-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS |
| RU2309543C2 (en) * | 2005-10-03 | 2007-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for radio communication with moving objects |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2642490C1 (en) * | 2017-02-06 | 2018-01-25 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | System of radiocommunication with air objects |
| RU2643182C1 (en) * | 2017-03-06 | 2018-01-31 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Radiocommunication system with mobile objects |
| RU2683590C1 (en) * | 2017-12-13 | 2019-03-29 | Федеральное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ | On-board radio transponder of radio commands |
| RU2746148C1 (en) * | 2020-07-17 | 2021-04-07 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Mobile radio communication system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2309543C2 (en) | System for radio communication with moving objects | |
| CN103348606B (en) | The real time calibration of air-to-ground communication system | |
| RU2733905C2 (en) | System for communication with drones using two frequency bands | |
| RU68211U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
| RU2535922C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| CN103891187A (en) | Interference mitigation techniques for air to ground systems | |
| RU2544007C2 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| RU2557801C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| RU2319304C2 (en) | Complex of onboard digital communication instruments | |
| CN113055062A (en) | Air route communication method, system, computer readable storage medium and electronic equipment | |
| RU77738U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
| RU2530015C2 (en) | System of radio communication with moving objects | |
| RU2535923C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| RU2686456C1 (en) | Radio communication system with mobile objects using radio-photon elements | |
| RU2692696C1 (en) | Radio communication system with mobile objects using radio-photon elements | |
| RU2486675C1 (en) | System for radio communication with aerial objects | |
| RU2518054C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| US10979995B2 (en) | Direction-based interface selection method | |
| RU2505929C1 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| RU2516686C2 (en) | System for radio communication with mobile objects | |
| RU103046U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
| RU2642490C1 (en) | System of radiocommunication with air objects | |
| RU106064U1 (en) | RADIO COMMUNICATION SYSTEM WITH MOBILE OBJECTS | |
| Li et al. | Ku-band helicopter satellite communications for on scene disaster Information transmission | |
| RU2516868C1 (en) | System for radio communication with mobile objects |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151016 |